富勒烯衍生物環氧基團脫保護方法
2023-10-06 09:04:49
專利名稱：富勒烯衍生物環氧基團脫保護方法
技術領域：
本發明涉及I，3-二氧雜戊烷(l，3-dioxolane)型過氧富勒烯衍生物環氧基團脫保護方法。
背景技術：
新型含能材料是各國功能材料發展的一個重要方向，其研究一直備受國內外同行學者的廣泛關注。富勒烯C6tl是Kroto等於1985年發現的第三種碳的同素異形體，是由60個碳原子構成的對稱足球狀分子。眾所周知，碳黑是固體推進劑尤其是雙基、改性雙基推進劑中最常用的燃速催化劑。經研究發現，碳黑和富勒烯C6tl相似，在結構中也存在五元環，由此可見C6tl 對於同體推進劑燃速的催化效果決不亞於碳黑。由此，人們對其添加到推進劑中展開了研究。在雙基推進劑中用少量C6tl取代碳黑可提高燃速和燃燒催化效率，同時也可降低氣體中 NOx的含量，減少對環境的汙染。另外，在火箭燃料中，碳籠被破壞時，還會釋放出額外的張力能和結合能。如果從分子水平上在C6tl分子中引入一些含能基團，可大大提高體系能量水平。含過氧基團的富勒烯衍生物作為一種C6tl的過氧衍生物，是一種很有發展前途的含能材料添加劑，研製高效的含能材料有著十分重要的意義。對於過氧富勒烯衍生物，由於C6tl球體外表空間的限制，過氧取代基修飾到球體表面後，可能由於球體空間位置及基團引入後導致分子反應活性降低，因此需要對分子結構進行調控，採用有機化學中常用的保護與脫保護來進行分子級別活性的調控。其中，對含有環氧基團的過氧富勒烯衍生物進行環氧保護與脫保護是一條行之有效的方法。這樣，可以調節分子的反應活性，對於過氧富勒烯衍生物的後續修飾和基團的改變具有重要的意義。在小分子的有機化學反應中，環氧基團的保護與脫保護有許多經典的方法。 GREENE等編著的《有機合成中的保護基》第三版中有較為詳細的論述。而在富勒烯化學中， 由於C6tl球體結構的特殊性，許多小分子的化學反應在富勒烯化學中無法發生，因此需要進行深入的研究。
發明內容
本發明的目的是為了克服小分子的環氧保護基團保護與脫保護策略在富勒烯化學中難以應用的實際問題，提供一種簡易的，反應條件溫和，方法簡單，無需無水無氧條件下進行的1，3-二氧雜戊烷(l，3-dioxolane)型過氧富勒烯衍生物的環氧基團脫保護的方法。本發明的富勒烯含能衍生物是I，2-環氧-4，11，15，30-四叔丁過氧基_1，2，4，11， 15，30-[60]富勒烯中的環氧基團被丙酮保護起來的I，3-二氧雜戊烷型過氧富勒烯含能衍生物，該衍生物在光照條件下的環氧基團脫保護的方法。過氧富勒烯含能衍生物的環氧基團脫保護的方法的化學反應方程式如下所示
權利要求
1.一種富勒烯含能衍生物環氧基團脫保護方法，其特徵在於富勒烯含能衍生物是1，2-環氧-4，11，15，30-四叔丁過氧基-I，2，4，11，15，30-[60]富勒烯中的環氧基團被丙酮保護起來的1，3_ 二氧雜戊烷型過氧富勒烯含能衍生物，該衍生物在光照條件下的環氧基團脫保護的方法，其反應方程式如下具體操作步驟為在反應容器中，將1，3-二氧雜戊烷型過氧富勒烯含能衍生物I溶於芳香有機溶劑中，然後在室溫下加入C6tl或單質碘自由基吸收劑，將反應燒瓶置於杜瓦瓶中，用普通家用節能燈照射，室溫攪拌反應，自由基吸收劑的加入量為1，3_ 二氧雜戊烷型過氧富勒烯含能衍生物的O. 2 20倍；以TLC監測反應進程，待反應完全後，冷卻過濾除去不溶物；在旋轉蒸發儀上濃縮濾液，向其中加入極性較小的有機溶劑，然後用矽膠柱分離， 以體積比為2 I的正己烷、甲苯混合液作為洗脫劑分離產品，洗下紅黃色產物一1，2_環氧-4，11，15，30-四叔丁過氧基_1，2，4，11，15，30-[60]富勒烯2 ;極性較小的有機溶劑為石油醚、正己烷、環己烷、正庚烷或它們的任意混合物，向濃縮溶液中所加的極性較小的有機溶劑的比例為每5毫升的濃縮液加極性較小的有機溶劑10 60毫升。
2.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於過氧富勒烯含能衍生物I溶於芳香有機溶劑的比例是每40毫克衍生物I溶於20 100毫升的芳香有機溶劑中；芳香有機溶劑為氯苯、鄰二氯苯、苯、甲苯、I-甲基萘或它們的任意混合物。
全文摘要
本發明涉及一種1，3-二氧雜戊烷(1，3-dioxolane)型過氧富勒烯衍生物環氧基團脫保護方法，以1，3-二氧雜戊烷(1，3-dioxolane)型過氧富勒烯衍生物、自由基吸收劑單質碘或C60為原料在光照下發生環氧保護基的脫除反應，合成出環氧過氧富勒烯衍生物，並研究了環氧過氧富勒烯衍生物的熱穩定性。該反應對於過氧富勒烯衍生物的後續功能化及其表面修飾具有重要的意義，可以通過修飾基團的調節獲得一種既能鈍感又有一定能量貢獻的含能鈍感添加劑，可在含能材料中獲得廣泛的應用。
文檔編號C07D303/12GK102584746SQ201210014858
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者丁松濤, 任洪軒, 房鶴, 楊博, 楊小兵, 趙賓 申請人:中國人民解放軍63971部隊